УДК 632.934.1

Лекомцев Петр Леонидович, д.т.н., ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА.

Рассмотрены закономерности осаждения электроаэрозоля на растения в условиях закрытого грунта.

Электроаэрозоль, коэффициент захвата, глубина проникновения, плотность осаждения

 

Mathematic modeling of

elektroaerozol deposition process on plants

Lekomtsev Petr Leonidovich, Ph.D., Izhevsk State Agricultural Academy.

Regularities of  elektroaerozol deposition on plants in greenhouses are regarded.

Elektroaerozol, capture coefficient, penetration depth, the density of deposition

Цель работы: определить эффективность осаждения электроаэрозоля на растениях в зависимости от напряжения зарядки и производительности генератора электроаэрозолей.

 

Мероприятия по защите растений в закрытом грунте в большинстве случаев включают обработку растений препаратами в аэрозольной форме. В отличие от традиционных методов опрыскивания, распыление растворов химических препаратов с последующей зарядкой в электрическом поле имеет ряд преимуществ: выравнивается осаждение препаратов на растения, происходит обработка как внешней, так и внутренней стороны листьев, уменьшается время и трудоемкость обработок, сокращается расход препаратов.

Эффективность обработки определяется степенью осаждения капель электроаэрозоля на растения и глубиной проникновения электроаэрозоля в растительный слой.

Закономерности рассеяния электроаэрозолей в растительности очень сложны, т. к. структура самой растительности влияет на конфигурацию электрического поля. Кроме того, процесс осаждения электроаэрозольных капель зависит от скорости потока и характера ее движения, начальной концентрации электроаэрозоля, микрошероховатости поверхности растений и т.д.

Теоретическое решение данной задачи возможно при введении ряда упрощающих положений: концентрация электроаэрозоля равномерна, движется электроаэрозоль через однородный растительный слой с постоянной скоростью;  коэффициент захвата всех листьев одинаков, площадь их проекции на плоскость, перпендикулярную движению электроаэрозоля, постоянна.

При обработке растений в закрытом грунте генераторы электроаэрозоля целесообразно устанавливать над растительным слоем. Это обеспечит более широкий охват растений электроаэрозольным облаком.

При входе в растительный слой концентрация электроаэрозоля в зависимости от глубины проникновения x убывает по закону [2]

глубина проникновения

(1)

где e – коэффициент захвата капель аэрозоля; S – удельная площадь поверхности листьев, м23; x – глубина проникновения электроаэрозоля в растительный слой, м.

Интегрируя (1) при начальных условиях h = 0, n = n0, получим

Коэффициент захвата

(2)

Коэффициент захвата e при инерционном движении частиц является функцией критерия Стокса [1].

инерционное движение частиц

(3)

Теоретически коэффициент захвата вычислен для ряда простых геометрических тел. Для случая осаждения капель аэрозоля на плоских дисках, моделирующих лист растения, получена эмпирическая формула [3]

осаждение капель аэрозоля

(4)

Коэффициент захвата капель электроаэрозоля существенно зависит от напряжения зарядки на генераторе. При отсутствии зарядки даже на высоких расходах жидкости коэффициент захвата не превышает 0,54. Это приводит к большим потерям препарата при обработке растений. С увеличением напряжения коэффициент захвата повышается до 0,9. Причем на напряжениях 2 и 3 кВ коэффициент захвата слабо зависит от расхода жидкости и составляет около 0,8.

Удельную массу капель электроаэрозоля, осевших на растения, определяют по выражению

Удельная масса капель

(5)

где tp – время работы генератора, с.

Результаты расчетов для tр = 180 с представлены на рис. 1 и 2. Наибольшее количество электроаэрозоля осаждается при повышенных расходах и напряжениях зарядки (рис.1). Связано это с высоким коэффициентом захвата электроаэрозоля растениями.  При малых напряжениях зарядки,  электроаэрозоль проходит сквозь растительный слой, практически не осаждаясь.

плотность электроаэрозоля

осаждение электро аэрозоля

Для равномерной обработки растений на всю глубину проникновения электроаэрозоля целесообразно использовать напряжение зарядки не более 2 кВ. Более высокие напряжения зарядки приводят к интенсивному осаждению электроаэрозоля на малой глубине проникновения (рис. 2), препятствуя ее движению сквозь растительный слой.

Выводы:

Таким образом, можно утверждать, что использование электроаэрозолей позволяет в широких пределах регулировать глубину проникновения электроаэрозоля и плотность его осаждения на растительных элементах, при этом существенно повышается эффективность обработок растений, уменьшаются потери препаратов.

  1. Анкилов А.Н. и др. Эффективность захвата аэрозольных частиц растительными элементами. – Новосибирск: ИТПМ СО АН СССР, 1980. – 13 с.
  2. Дунский В.Ф., Никитин Н.В., Соколов М.С. Монодисперсные аэрозоли. – М.: Наука, 1973. – 191 с.
  3. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. – М.: Изд-во академии наук СССР, 1955. – 351 с.